(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の投入口及び排出口が解放状態で形成された乾燥室と、前記投入口から乾燥室内を通過して排出口にまで至る搬送装置とが具えられることにより、長尺の被処理物の連続処理が可能に構成された連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備において、
この設備には、前記連続式箱型乾燥機における乾燥室内の室内気体を、乾燥室の外部に取り出すとともに昇温して循環気体とし、その後、この循環気体を乾燥室に戻すように構成された昇温循環機構と、
前記乾燥室内に換気用の外気を供給するための給気機構とが具えられるものであり
前記給気機構は、外気を昇温して昇温外気とするためのヒートポンプユニットを具えて成るものであり、
また前記昇温外気を、更に昇温して高温外気とするための昇温機構が具えられており、
この昇温機構は、前記乾燥室から排気された乾燥排ガス中の熱を奪うための吸熱素子と、この熱を昇温気体中に放出するための放熱素子とが具えられて成るものであり、
更に乾燥排ガス中の熱を、前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に循環供給される温水に取り込むための熱交換器を具えた排熱回収機構が具えられており、
前記乾燥室から排気された乾燥排ガスから、昇温機構における吸熱素子によって熱が回収され、
続いて排熱回収機構における熱交換器において、乾燥排ガスから温水中に熱が回収され、
この温水中に回収された熱により、ヒートポンプユニットにおける蒸発器において外気を昇温して昇温外気とし、
続いてこの昇温外気を、前記吸熱素子によって回収された熱により、乾燥室の室内気体の温度に対して±８０℃以内にまで昇温して高温外気とし、
この高温外気を、乾燥室の外側から投入口及び排出口に指向させて噴出するとともに、乾燥室内に導入することができるように構成されていることを特徴とする連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板材等の長尺物の乾燥に用いられる連続式箱型乾燥機に関するものであり、特に被処理物の投入口及び排出口からのエアリークを防止することにより熱損失を低下させ、全体としてエネルギー効率良く運転することのできる連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば外壁材、石膏ボード等の板材や、長尺の線材等の乾燥処理を行う際には、図５に示すような連続式箱型乾燥機１′が用いられている。この装置は、乾燥室１０′内にベルトコンベヤ等の搬送装置１３′が具えられ、この搬送装置１３′に載置された状態で投入口１１′から乾燥室１０′内に進入する被処理物Ｂの乾燥を行う装置である。
そして、乾燥室１０′内の室内気体Ｇ５は、乾燥室１０′の外部に取り出されるとともに昇温されて循環気体Ｇ３となり、その後、この循環気体Ｇ３は乾燥室１０′に戻されて被処理物Ｂの乾燥に供されるように構成されている。
このような室内気体Ｇ５の昇温・循環による被処理物Ｂの乾燥が継続されると、室内気体Ｇ５はやがて飽和してしまうため、その一部が排気口１６′より外部に排気されるものであり、この排気に伴って乾燥室１０′の開口部である投入口１１′及び排出口１２′から新たに外気Ｇ０が導入され、室内気体Ｇ５は湿度が下げられて乾燥に適した状態とされるものである。
【０００３】
このような動作が継続される連続式箱型乾燥機１′の運転中には、開放状態である投入口１１′及び排出口１２′から室内気体Ｇ５が漏洩したり、更には室内気体Ｇ５と外気とが直接接するため熱移動が起きて熱ロスを生じてしまう。
しかしながら従来は、このような熱ロスは連続式箱型乾燥機１′の構造上、避けられないこととして認識されており、積極的な改善は行われていなかった（例えば特許文献１参照）。
もちろん、例えば投入口１１′及び排出口１２′を、その開口面に対して平行流となるようなエアカーテンによって間欠的に遮断して、外気Ｇ０の取り込み時以外は、室内気体Ｇ５と外気との接触防止及び室内気体Ｇ５の漏洩防止を図ることもできる。しかしながらエアカーテンに用いる気体の温度が低い場合には、室内気体Ｇ５の漏洩を防止することはできるものの、室内気体Ｇ５とエアカーテンとの間で熱移動が生じてしまい、熱ロスの防止の点では不十分なものとなってしまう。
このため前記エアカーテンの温度を、室内気体Ｇ５の温度に近づける必要があるが、エアカーテンの熱エネルギーは連続式箱型乾燥機１′外に放出されてしまうため、システム全体では、前記熱ロスを防止することによるエネルギー効率の向上は僅かなものとなってしまい、上述のようなエアカーテンの採用は有効な手段とは成り得なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９０９８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、連続式箱型乾燥機における乾燥室の投入口及び排出口からの室内気体の流出及び室内気体の熱の流出を防止することができるとともに、乾燥設備全体のエネルギー効率を向上することのできる、新規な連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち請求項１記載の連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備は、  被処理物の投入口及び排出口が解放状態で形成された乾燥室と、前記投入口から乾燥室内を通過して排出口にまで至る搬送装置とが具えられることにより、長尺の被処理物の連続処理が可能に構成された連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備において、この設備には、前記連続式箱型乾燥機における乾燥室内の室内気体を、乾燥室の外部に取り出すとともに昇温して循環気体とし、その後、この循環気体を乾燥室に戻すように構成された昇温循環機構と、前記乾燥室内に換気用の外気を供給するための給気機構とが具えられるものであり、前記給気機構は、外気を昇温して昇温外気とするためのヒートポンプユニットを具えて成るものであり、また前記昇温外気を、更に昇温して高温外気とするための昇温機構が具えられており、この昇温機構は、前記乾燥室から排気された乾燥排ガス中の熱を奪うための吸熱素子と、この熱を昇温気体中に放出するための放熱素子とが具えられて成るものであり、更に乾燥排ガス中の熱を、前記ヒートポンプユニットにおける蒸発器に循環供給される温水に取り込むための熱交換器を具えた排熱回収機構が具えられており、前記乾燥室から排気された乾燥排ガスから、昇温機構における吸熱素子によって熱が回収され、続いて排熱回収機構における熱交換器において、乾燥排ガスから温水中に熱が回収され、この温水中に回収された熱により、ヒートポンプユニットにおける蒸発器において外気を昇温して昇温外気とし、続いてこの昇温外気を、前記吸熱素子によって回収された熱により、乾燥室の室内気体の温度に対して±８０℃以内にまで昇温して高温外気とし、この高温外気を、乾燥室の外側から投入口及び排出口に指向させて噴出するとともに、乾燥室内に導入することができるように構成されていることを特徴として成るものである。
そして上記請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【発明の効果】
【０００７】
本願発明によれば、投入口及び排出口から乾燥室内に導入される外気によって、室内気体が漏洩してしまうのを防ぐとともに、室内気体と導入される外気との間での熱の移動量を抑えることができる。
また、外気を昇温する際に要するエネルギーコストを低減することができる。
更にまた乾燥室の室内気体を昇温する昇温循環機構の負荷を低減することができる。
更にまた、投入口及び排出口から乾燥室内に導入される外気を更に高温とすることができ、室内気体と導入される外気との間での熱の移動量をよりいっそう抑えることができる。
更にまた乾燥室の室内気体を昇温する昇温循環機構の負荷をよりいっそう低減することができる。
更にまた、乾燥排ガスに含まれる熱を、外気の昇温に供することにより、乾燥設備全体のエネルギー効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備を示すブロック図である。
【図２】連続式箱型乾燥機における投入口付近を示す斜視図及び縦断側面図である。
【図３】複数の搬送装置が具えられた連続式箱型乾燥機における投入口付近を示す正面図及び側面図である。
【図４】本発明の連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備に類似した参考例を示すブロック図である。
【図５】従来の連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備の形態は、一例として以下の実施例に示すとおりであるが、この実施例に対して本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
【実施例】
【００１０】
本発明の連続式箱型乾燥機１が具えられた乾燥設備Ｓ（以下、乾燥設備Ｓと称す）は、例えば外壁材、石膏ボード等の板材や、長尺の線材等の被処理物Ｂの乾燥処理を行うための装置である。そしてその構成は図１に示されるように、連続式箱型乾燥機１と、この連続式箱型乾燥機１における乾燥室１０内の室内気体Ｇ５を、乾燥室１０の外部に取り出すとともに昇温して循環気体Ｇ３とし、その後、この循環気体Ｇ３を乾燥室１０に戻すように構成された昇温循環機構３と、前記乾燥室１０内に換気用の外気Ｇ０を供給するための給気機構２とが主要要素として具えられて成るものである。
以下、これら乾燥設備Ｓの構成要素について説明しながら、乾燥設備Ｓの構成について詳しく説明する。
【００１１】
まず前記連続式箱型乾燥機１は、被処理物Ｂの投入口１１及び排出口１２が解放状態で形成された乾燥室１０と、前記投入口１１から乾燥室１０内を通過して排出口１２にまで至るベルトコンベヤ等の搬送装置１３とが具えられることにより、この搬送装置１３に載置された状態で投入口１１から乾燥室１０内に進入する長尺の被処理物Ｂの連続処理が可能に構成された乾燥機である。なお図１、２には、搬送装置１３の端部が投入口１１及び排出口１２から突出した状態のものを示しているが、搬送装置１３の端部が投入口１１及び排出口１２から突出しない状態としてもよい。
【００１２】
前記乾燥室１０には、上部の複数箇所（一例として三箇所）に循環給気口１４が形成され、更に下部の複数箇所（一例として三箇所）に循環排気口１５が形成される。更に乾燥室１０の上部の複数箇所（一例として二箇所）には排気口１６が形成される。
【００１３】
次に前記給気機構２は一例として、ヒートポンプユニット２０を具えて成るものであり、このヒートポンプユニット２０は、蒸発器２１と、膨張弁２２と、凝縮器２３と、圧縮機２４とを具えてヒートポンプサイクルを形成するものであり、一例として二酸化炭素を冷媒とするものが採用される。なお前記冷媒として二酸化炭素を採用することにより、ヒートポンプユニット２０で昇温される外気Ｇ０の温度を高くすることができるものである。因みに現状では、二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプユニット２０が実用化されているが、今後、他の冷媒を用いた同等の性能を有するヒートポンプユニット２０が実用化された場合には、これを採用することもできる。
そして前記蒸発器２１に対してはタンク２５に収容される温水が循環供給されるものであり、このための循環ポンプ２６が具えられる。
また外気Ｇ０を凝縮器２３を通じてノズル５に供給するための押込ファン２７が具えられる。なおノズル５については後程詳しく説明する。
因みに前記ヒートポンプユニット２０に換えて熱交換器を用い、蒸気や排温水を用いて外気Ｇ０の昇温を行うようにすることもできる。
【００１４】
次に前記昇温循環機構３は、一例として熱風炉３０が昇温機構として適用されたものであり、この熱風炉３０によって、乾燥室１０から排出される要再生気体Ｇ６を昇温するとともに湿度を低下させて循環気体Ｇ３とし、この循環気体Ｇ３を乾燥室１０に戻す機構である。
なお前記熱風炉３０に換えて、電気ヒータや、熱交換器を用いて要再生気体Ｇ６の昇温を行うようにしてもよい。
【００１５】
そしてこれら連続式箱型乾燥機１、給気機構２及び昇温循環機構３が適宜の管路で接続されて乾燥設備Ｓが構成されるものであり、図１に示すように、連続式箱型乾燥機１における乾燥室１０の循環給気口１４と循環排気口１５との間が管路で接続されるものであり、この管路に対して熱風炉３０及び循環ファン３１が具えられる。
また連続式箱型乾燥機１における乾燥室１０の投入口１１及び排出口１２の近傍には、ノズル５がその噴出口５０を臨ませて具えられ、更にこのノズル５に対して、ヒートポンプユニット２０における凝縮器２３によって昇温された外気Ｇ０（昇温外気Ｇ１、高温外気Ｇ２）が押込ファン２７によりダクト５１を通じて供給される。
そしてこのような構成が採られることにより、乾燥室１０の室内気体Ｇ５の温度に対して±８０℃以内、好ましくは±５０℃以内、更に好ましくは±３０℃以内にまで外気Ｇ０を昇温することができ（昇温外気Ｇ１または高温外気Ｇ２）、この昇温された外気Ｇ０を、乾燥室１０の外側から投入口１１及び排出口１２に指向させて噴出することが可能となる。
【００１６】
更に図１に示した実施例では、給気機構２（ヒートポンプユニット２０）により昇温された外気Ｇ０である昇温外気Ｇ１を、更に昇温して高温外気Ｇ２とするための昇温機構６が具えられるものであり、この実施例では前記昇温機構６としてヒートパイプ６１が採用された。このヒートパイプ６１は、熱伝導性が高い材質からなるパイプ６１ａ中に揮発性の液体（作動液）を封入したものであり、パイプ６１ａの一端に吸熱素子６１ｂが具えられ、他端に放熱素子６１ｃが具えられることにより、吸熱素子６１ｂによる作動液の蒸発（潜熱の吸収）と、放熱素子６１ｃによる作動液の凝縮（潜熱の放出）のサイクルを発生させて熱を移動することのできる部材である。
そしてこの実施例で示す乾燥設備Ｓにおいては、ヒートポンプユニット２０における凝縮器２３を通じてノズル５に至る管路に放熱素子６１ｃが設けられ、乾燥室１０の排気口１６に接続される管路に吸熱素子６１ｂが設けられるようにした。そしてこのような構成が採られることにより、乾燥排ガスＧ７中の熱は、作動液を媒介して昇温外気Ｇ１に取り込まれ、その温度を上昇させて高温外気Ｇ２が得られることとなる。
なお前記ヒートパイプ６１は昇温機構６として機能するものであるが、特に吸熱素子６１ｂについては、実質的に次に述べる排熱回収機構７としても機能することとなる。
【００１７】
更にこの実施例では、前記乾燥室１０から排気された乾燥排ガスＧ７中の熱を、乾燥室１０に投入する前の外気Ｇ０に取り込むことができるように構成された排熱回収機構７が具えられるものであり、一例としてプレートフィン式の熱交換器７１が適用される。
前記熱交換器７１は、前記ヒートポンプユニット２０における蒸発器２１に対して循環供給される温水の経路に設けられ、この温水に対して乾燥排ガスＧ７中の熱が取り込まれることとなる。
【００１８】
本発明の乾燥設備Ｓは、一例として上述したように構成されるものであり、以下、その作動態様について説明する。
まず被処理物Ｂの投入に先立って、押込ファン２７、ヒートポンプユニット２０、循環ファン３１、熱風炉３０及び排気ファン１９が起動されるものであり、押込ファン２７によって取り込まれた外気Ｇ０はヒートポンプユニット２０によって昇温されて昇温外気Ｇ１となる。
次いで昇温外気Ｇ１はヒートパイプ６１によって更に昇温されて高温外気Ｇ２となる。
次いで高温外気Ｇ２は、ノズル５から投入口１１及び排出口１２に指向させて噴出されるとともに、投入口１１及び排出口１２から乾燥室１０内に導入される。
そして乾燥室１０内においては、熱風炉３０から乾燥室１０に供給される循環気体Ｇ３と高温外気Ｇ２とにより室内気体Ｇ５が構成される。
次いで室内気体Ｇ５は、要再生気体Ｇ６として循環排気口１５から熱風炉３０に送られ、ここで加熱されるとともに湿度が低下させられた循環気体Ｇ３となる。
次いで循環気体Ｇ３は循環給気口１４から乾燥室１０内に戻される。
また前記室内気体Ｇ５は排気口１６から乾燥排ガスＧ７として排気され、吸熱素子６１ｂによって熱が奪われて温度が低下した乾燥排ガスＧ７１となり、更に熱交換器７１によって熱が奪われて温度が低下した乾燥排ガスＧ７２となって外部に放出される。
【００１９】
そして乾燥設備Ｓの状態が安定した時点で被処理物Ｂが投入されるものであり、定常時の各気体の温度の一例を以下に示す。
外気Ｇ０：２０℃
昇温外気Ｇ１：８０℃
高温外気Ｇ２：１００℃
循環気体Ｇ３：１５０℃
室内気体Ｇ５：１２６〜１５０℃
要再生気体Ｇ６：１２６℃
乾燥排ガスＧ７：１２４℃
乾燥排ガスＧ７１：１０４℃
乾燥排ガスＧ７２：７０℃
【００２０】
そして上述したような乾燥設備Ｓの運転において、乾燥室１０の室内気体Ｇ５に対して±８０℃以内、好ましくは±５０℃以内、更に好ましくは±３０℃以内にまで昇温された外気Ｇ０である高温外気Ｇ２が、乾燥室１０の外側から投入口１１及び排出口１２に指向させて噴出されるとともに、この高温外気Ｇ２が乾燥室１０内に導入される。このため、高温外気Ｇ２によって、室内気体Ｇ５が漏洩してしまうのを防ぐとともに、室内気体Ｇ５から高温外気Ｇ２への熱の移動量を抑えることができる。更に乾燥設備Ｓ全体のエネルギー効率を向上することができる。
また給気機構２はヒートポンプユニット２０を具えて成るものであり、このヒートポンプユニット２０によって外気Ｇ０を昇温外気Ｇ１とするものであるため、外気Ｇ０を昇温する際に要するエネルギーコストを低減することができる。また乾燥室１０の室内気体Ｇ５（要再生気体Ｇ６）を昇温する昇温循環機構３の負荷を低減することができる。
更にまた給気機構２には、ヒートポンプユニット２０により昇温された外気Ｇ０（昇温外気Ｇ１）を、更に昇温するための昇温機構６が具えられているため、外気Ｇ０を更に高温の高温外気Ｇ２とすることができる。そしてこの高温外気Ｇ２が投入口１１及び排出口１２から乾燥室１０内に導入されるため、室内気体Ｇ５と高温外気Ｇ２との間での熱の移動量をよりいっそう抑えることができる。
また乾燥室１０の室内気体Ｇ５（要再生気体Ｇ６）を昇温する昇温循環機構３の負荷をよりいっそう低減することができる。
更にまた乾燥室１０から排気された乾燥排ガス中Ｇ７の熱を、乾燥室１０に投入する前の昇温外気Ｇ１または高温外気Ｇ２に取り込むことができるように構成された排熱回収機構７が具えられているため、乾燥排ガスＧ７に含まれる熱を、外気Ｇ０の昇温に供することにより、乾燥設備Ｓ全体のエネルギー効率を向上することができる。
【００２１】
そして図５に示した乾燥設備Ｓ′と、図１に示した本発明の乾燥設備Ｓとの双方を同一条件（乾燥品量１４４３ｋｇ／ｈ、水分蒸発量５５７ｋｇ／ｈ）で運転した場合、本発明の乾燥設備Ｓではヒートポンプユニット２０及び循環ポンプ２６において電力を要するものの、熱風炉３０で要する燃料（ＬＰガス）を一時間あたり２８ｋｇ削減できることが確認されている。これにより年間６０００時間稼働した場合に、ＣО2 排出削減量は年間３６１ｔとなり、ランニングコストの削減額は年間１１１６万円となる試算結果が得られた。
【００２２】
なお図１には搬送装置１３を一基のみ具えた連続式箱型乾燥機１の実施例を示したが、連続式箱型乾燥機１を、搬送装置１３が多段状に具えられたものとし、複数の被処理物Ｂを同時に乾燥処理することができるように構成することもできる。図３に示した実施例は、搬送装置１３を五段に具えたものであり、個々の投入口１１及び排出口１２に対してノズル５がその噴出口５０を臨ませて具えられるものである。
【００２３】
〔参考例〕（図４参照）
ここで本発明の乾燥設備Ｓに類似した参考例について説明する。この参考例で示す乾燥設備Ｓ２は図４に示すように、図１で示した実施例におけるノズル５を具えることなく、高温外気Ｇ２を循環ファン３１を通じて熱風炉３０に供給するように構成されたものである。
この場合の各気体の温度の一例を以下に示す。
外気Ｇ０：２０℃
昇温外気Ｇ１：８０℃
高温外気Ｇ２：１００℃
循環気体Ｇ３：１５０℃
室内気体Ｇ５：１２２〜１５０℃
要再生気体Ｇ６：１２２℃
混合気体Ｇ２６：１２０℃
乾燥排ガスＧ７：１２０℃
乾燥排ガスＧ７１：１００℃
乾燥排ガスＧ７２：７０℃
【００２４】
そして図５に示した乾燥設備Ｓ′と、図４に示した参考例としての乾燥設備Ｓ２との双方を同一条件で運転した場合、乾燥設備Ｓ２ではヒートポンプユニット２０及び循環ポンプ２６において電力を要するものの、熱風炉３０で要する燃料（ＬＰガス）を一時間あたり１６ｋｇ削減できることが確認されている。これにより年間６０００時間稼働した場合に、ＣО2 排出削減量は年間１７３ｔとなり、ランニングコストの削減額は年間５５３万円となる試算結果が得られた。
【符号の説明】
【００２５】
Ｓ      乾燥設備
Ｓ２    乾燥設備
１      連続式箱型乾燥機
１０    乾燥室
１１    投入口
１２    排出口
１３    搬送装置
１４    循環給気口
１５    循環排気口
１６    排気口
１９    排気ファン
２      給気機構
２０    ヒートポンプユニット
２１    蒸発器
２２    膨張弁
２３    凝縮器
２４    圧縮機
２５    タンク
２６    循環ポンプ
２７    押込ファン
３      昇温循環機構
３０    熱風炉
３１    循環ファン
５      ノズル
５０    噴出口
５１    ダクト
６      昇温機構
６１    ヒートパイプ
６１ａ  パイプ
６１ｂ  吸熱素子
６１ｃ  放熱素子
７      排熱回収機構
７１    熱交換器
Ｂ      被処理物
Ｇ０    外気
Ｇ１    昇温外気
Ｇ２    高温外気
Ｇ２６  混合気体
Ｇ３    循環気体
Ｇ５    室内気体
Ｇ６    要再生気体
Ｇ７    乾燥排ガス
Ｇ７１   乾燥排ガス
Ｇ７２   乾燥排ガス
【図１】
0005615020.tif 000002
【図２】
0005615020.tif 000003
【図３】
0005615020.tif 000004
【図４】
0005615020.tif 000005
【図５】
0005615020.tif 000006